Chào mừng bạn đến với bài viết hôm nay! Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về thực vật CAM, cơ chế quang hợp thú vị của chúng và các loại cây phổ biến thuộc loại này.
Thực vật CAM là gì?
Thực vật CAM, hay thực vật có cơ chế quang hợp kiểu CAM, là những loài mọng nước, sống ở vùng hoang mạc khô hạn như xương rồng, thanh long, dứa, sen đá và nhiều loài khác. Thực vật CAM đóng kín các khí khổng (lỗ thở) vào ban ngày để giữ nước không thoát ra ngoài. Vào ban đêm, các khí khổng này sẽ được mở ra khi có không khí lạnh và độ ẩm cao hơn, cho phép chúng hấp thụ CO2 để sử dụng trong quá trình quang hợp.
Sen đá được xếp vào loại thực vật CAM vì khả năng chịu hạn tốt cũng như cơ chế tích trữ nước trong lá và thân
Một số đặc điểm nhận biết thực vật CAM
Các loài thực vật CAM có những đặc điểm sau:
- Lá dày hơn và tỷ số diện tích bề mặt nhỏ hơn so với thể tích.
- Có lớp cutin dày để bảo vệ không bị khô héo trước ánh nắng mặt trời gay gắt.
- Các khí khổng có thể đóng và mở vào ban ngày hoặc bị chìm xuống thành các hốc lõm ngăn thoát hơi nước.
- Một số loại sẽ rụng lá vào mùa khô (không phải mùa lạnh).
- Thích hợp sống tại vùng có nhiệt độ cao (trên 30 độ) và ít CO2 (sa mạc, núi đá).
- Dễ bị thối rễ hoặc úng lá nếu tưới nhiều và đất không kịp thoát nước.
- Một số loại khác có thể lưu giữ nước trong các không bào (xương rồng, lan và dứa, sen đá).
Cơ chế quang hợp CAM
Cơ chế quang hợp CAM là quá trình đóng kín các khí khổng trong thực vật CAM vào ban ngày để giữ gìn nước bằng cách ngăn cản quá trình thoát-bốc hơi nước. Các khí khổng sẽ được mở ra vào ban đêm khi có không khí lạnh và độ ẩm cao hơn, cho phép chúng hấp thụ CO2 để sử dụng trong quá trình cố định cacbon. Cơ chế CAM cho phép các loài thực vật này có thể phát triển bình thường trong các điều kiện môi trường khá khắc nghiệt.
Quá trình tổng hợp chất hữu cơ của thực vật CAM bắt đầu khi hợp chất 3-cacbon là Photphoenolpyruvat được Cacboxylat hóa thành Oxaloaxetat và sau đó bị khử để tạo ra Malat. Thực vật CAM lưu trữ các trung gian 4-cacbon này cùng các hợp chất hữu cơ đơn giản khác trong các không bào của chúng. Trong thời gian ban ngày, axít malic bị chuyển ra khỏi các không bào và bị phân tách để tạo thành CO2 để có thể được enzym RuBisCO sử dụng trong chu trình Calvin-Benson trong chất nền đệm của lục lạp. Bằng cách này, nó làm giảm tốc độ thoát-bốc hơi nước trong quá trình trao đổi khí.
Thực vật CAM có quá trình quang hợp gần giống với thực vật C4, tuy nhiên năng suất lại thấp hơn rất nhiều. Do đặc điểm di truyền, khả năng đồng hóa CO2 của chúng kém hơn thực vật C4. Ngoài ra, pha sáng cần ánh sáng nhưng chúng thường đóng lỗ khí vào ban ngày nên tạo được ít ATP và NADPH, ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp chất hữu cơ trong pha tối.
Ở một vài phương diện, CAM tương tự như kiểu quang hợp C4, ngoại trừ một điều là thực vật CAM không chứa các tế bào bó màng bọc. Thực vật C4 bắt CO2 trong một kiểu mô tế bào (thịt lá) và sau đó di chuyển nó tới kiểu mô khác (các tế bào bó màng bao) sao cho quá trình cố định cacbon có thể diễn ra thông qua chu trình Calvin-Benson. Ngoài ra, trao đổi chất C4 diễn ra liên tục khi còn có ánh nắng, trong khi CAM chỉ diễn ra hoàn toàn vào ban đêm.
Các loại cây phổ biến thuộc thực vật CAM
Việt Nam có nhiều loại cây phổ biến thuộc thực vật CAM. Dưới đây là một số loại cây CAM được tìm thấy ở Việt Nam:
- Xương rồng
- Dứa
- Thanh long
- Sen đá
Mỗi loại cây có những đặc điểm và ứng dụng riêng. Xem hình ảnh dưới đây để hiểu rõ hơn về những loài cây này.
Thực vật CAM nhỏ xinh, mọng nước ít cần chăm sóc nên trở thành loại cây phổ biến trong nghệ thuật terrarium
Kết luận
Hy vọng rằng bài viết này đã giúp bạn hiểu rõ hơn về thực vật CAM, cơ chế quang hợp độc đáo của chúng và các loại cây phổ biến thuộc loại này. Thực vật CAM không chỉ có khả năng thích nghi với môi trường khắc nghiệt mà còn có khả năng giữ nước và sử dụng nitơ hiệu quả. Mặc dù năng suất của chúng thấp hơn so với các loại cây khác, nhưng vẫn đáng để chúng ta đánh giá và tìm hiểu thêm về chúng.
Nguồn tham khảo:
- https://byjus.com/neet/short-notes-of-biology-for-neet-cam-plants/
- https://byjus.com/biology/difference-between-c3-and-c4-plants/
- https://biologydictionary.net/c3-c4-cam-plants/
- http://www.plantphysiol.org/content/155/1/56
- https://www.khanacademy.org/science/biology/photosynthesis-in-plants/photorespiration-c3-c4-cam-plants/a/c3-c4-and-cam-plants-agriculture
